突破性进展：让‘绿色氢能’更便宜、更快生产

挪威科技大学（NTNU）博士生 高桥幸宏（Yukihiro Takahashi） 发现了一种使氢燃料生产更低成本、更高效率、更快的方法。如果该工艺能够实现规模化，这一突破有望显著提升氢能作为化石燃料替代品的经济可行性。

氢能长期以来被视为船舶、航空等领域替代化石燃料的潜在选择。无论是在燃料电池中使用，还是直接燃烧，氢的最终产物都只是水，在使用端不会产生二氧化碳排放。

在重工业、长距离运输、航运、航空以及储能等领域，电池在重量、续航或停机时间方面存在明显限制，而氢能则展现出独特优势。

利用可再生电力生产的“绿色氢能”还能够储存多余的风能和太阳能，从而提升电力系统稳定性。尽管在成本、效率和基础设施方面仍面临挑战，但氢能为当前高度依赖化石燃料的经济部门提供了一条灵活且可规模化的脱碳路径。

然而，现实情况是，目前大多数氢并非“绿色”，而是由化石燃料制取，且能量损失较大。真正意义上的“绿色氢能”虽然清洁，但在现阶段实现大规模生产的成本仍然过高。

正是在这一背景下，这项新研究有望推动氢能生产向更低成本、更高可靠性方向发展。

目前，大部分氢燃料是通过一种名为**碱性水电解（AWE）**的工艺制得，即利用可再生电力将水分解为氢气和氧气。

在电解槽内部，金属板（电极）负责导电、承受苛刻的化学环境，并加速反应过程。为了满足这些要求，电极表面通常会涂覆一层镍。

镍在碱性环境中具有良好的耐腐蚀性，同时还能作为催化剂，提高制氢反应速率，因此至关重要。但这一过程也存在问题。

通常，镍是通过电镀方式附着在金属电极上的。然而，如果电流分布不均，就会导致镍涂层不均匀，造成镍材料浪费以及涂层厚度超过实际需求。这不仅会降低设备性能，还会推高制造成本。为了解决这一问题，高桥引入了络合剂，帮助镍离子更稳定地与电极表面结合，同时抑制失控的镍沉积过程。

这一方法使镍涂层能够更加均匀、可预测地生长，从而提升成品质量并降低成本。高桥通过预测性数学建模实现了这一突破，该模型可模拟镍在不同条件下的行为，包括pH变化、电流强度以及涂层厚度等因素。

据他介绍，该模型能够在实际制造前预测最终镀层效果。这意味着在现实生产中，可以减少失败批次、降低材料浪费，并加快工艺优化速度。

这一发现的意义并不仅限于镍材料或电解槽设计本身。它最终有望降低单位绿色氢能的生产成本。

此外，该方法还能显著提升制造一致性，节省时间、能源和原材料，并且具备推广潜力，可应用于除制氢之外的其他电化学工艺。

原文链接：https://nva.sikt.no/registration/0198ea7812e7-dc2a1ffc-61c9-4a47-8e32-2981a6582201

（素材来自：挪威科技大学 全球氢能网、新能源网综合）